高考物理一轮复习 第十章 交变电流 传感器 第1讲 交变电流的产生及描述课件
(新课标)高考物理大一轮复习-第10章 交变电流 传感器 第1节 交变电流的产生及描述课件
现，题目难度中等．
Ⅱ 2．本章的复习应抓住以下四点：
(1)交变电流的产生及其各物理量的变化
Ⅰ 规律，应用交流电的图象解决问题． (2)理想变压器原、副线圈中电流、电
压、功率之间的关系应用，变压器动态
变化的分析方法．
(3)远距离输电的原理和相关计算．
(4)传感器的简单使用，能够解决与科
技、社会紧密结合的问题．
性，用电流热效应的等效法求解．设电灯的阻值为R，正弦式交
流电压的有效值与峰值的关系是U＝
题组二 模拟题组 3．(2016·河南豫北九校联考)一个矩形线圈在匀强磁场中匀 速转动，产生的交变电动势e＝220 2sin 100πt(V)，那么( ) A．该交变电流的频率是100 Hz B．当t＝0时，线圈平面恰好位于中性面 C．当t＝1010 s时，e有最大值 D．该交变电流电动势的有效值为220 2 V
考点三 交变电流有效值的计算 1．公式法 利用E＝Em2、U＝U2m、I＝ Im2计算，只适用于正(余)弦式交变 电流． 2．利用有效值的定义计算(非正弦式电流) 计算时“相同时间”至少取一个周期或为周期的整数倍．
3．利用能量关系 当有电能和其他形式的能转化时，可利用能的转化和守恒定 律来求有效值．
1．通过一阻值R＝100 Ω的电阻的交变电流如图所示，其周 期为1 s．电阻两端电压的有效值为( )
A．12 V B．4 10 V C．15 V D．8 5 V
解析：选B.由题意结合有效值的定义可得I2RT＝
2I21R25T＋I22R110T，将I1＝0.1 A，I2＝0.2 A代入可得流过电阻的
(2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式． ①线圈从中性面位置开始转动，则i－t图象为正弦函数图 象，函数式为i＝Imsin ωt，图象如图甲所示． ②线圈从垂直中性面位置开始转动，则i－t图象为余弦函数 图象，函数式为i＝Imcos ωt.图象如图乙所示．
高考物理第一轮复习 交变电流 交变电流的产生及描述课件 新人教版
2020/10/29
解析 t=0时刻,u=0,穿过线圈的磁通量最大,A错;由
图知Ta=0.4
s,Tb=0.6
s,根据n= 1 T
,得na∶nb=Tb∶Ta
=3∶2,故B正确;由图知Uma=10
V,ωa=2T
π
a
=5π,所以
交流电a的瞬时值为u=Umasin ωt=10sin 5πt V,C
正确;Umb=nBS2ω03 b= V,故D正确.
流电的周期T=0.02 s,方向每秒改变100次,B错;灯泡消
耗的功率P=I2R=（ 220 ×）295 W=459.8 W,C错;发电
955
机内阻每秒产生的热量Q=I2rt=（
220 ×）25×1 J
955
=24.2 J,D对.
答案 D
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4.如图3所示,矩形线框置于竖直向下的磁场中,通过导
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解析 电压表的示数是R2的有效电压,故R2两端
的最大电压是20
2V,最大电流是Imax=
20 10
2V
=2 2A,由图可知此交流电的周期是0.2 s,所以
角速度为2 π ra=d 10π 0.2 s
rad/s,故A正确,B错误;R2
两端的电压u2=20 2 cos 10πt V,所以C、D错误.
源上,仍要产生热量Q,则所需的时间为 B (
)
2
A.t 解析
B.U2t2 t R
由Q= 得,
1002Ct.（
t100）2 2
t
D.4t
R
R
,则t′=2t,所以B
项正确.
2020/10/29
3.(2009·福建·16)一台小型发电机产生的电动势随
高考物理一轮复习 第10章 交变电流 传感器 交变电流 传感器 基础课时26 交变电流的产生和描述课
A.12 V
B.4 10 V
C.15 V
D.8 5 V
图3
解析 由有效值定义可得UR2×1 s＝(0.1 A)2×R×0.4 s×2＋
(0.2 A)2×R×0.1 s×2，其中 R＝100 Ω，可得 U＝4 10 V，B
正确。 答案 B
5.(多选)如图4所示，在匀强磁场中匀速转动的矩形线圈的周期为T， 转轴O1O2垂直于磁场方向，线圈电阻为2 Ω。从线圈平面与磁场 方向平行时开始计时，线圈转过60°角时的感应电流为1 A。那 么( )
T13分
(2)交变电流瞬时值、 峰值、有效值、平均 值的理解和计算； (3)变压器的原理、远
远距离输电
Ⅰ
距离输电的考查；
传感器的工作原理及其应用 Ⅰ
(4)含有变压器的动态 分析问题的考查
基础课时26 交变电流的产生和描述
[知识梳理]
知识点一、交变电流、交变电流的图象 1.交变电流
(1)定义：_大__小__和_方__向__都随时间做周期性变化的电流。 (2)按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流。 2.正弦交变电流的产生和图象 (1)产生：在匀强磁场里，线圈绕_垂__直__于__磁__场_方向的轴匀速转动。 (2)图象：用以描述交变电流随时间变化的规律，如果线圈从中 性面位置开始计时，其图象为正弦曲线。如图甲、乙、丙所示。
图4
A.线圈消耗的电功率为 4 W B.线圈中感应电流的有效值为 2 A C.任意时刻线圈中的感应电动势为 e＝4cos2Tπt(V) D.任意时刻穿过线圈的磁通量为 Φ＝Tπsin2Tπt(Wb)
解析 线圈转动角速度 ω＝2Tπ，线圈平面从与磁场方向平行开始计
时，当转过 60°角时，电流的瞬时值表达式为 i＝Imcos 60°＝1 A 得
高考物理一轮复习课件：第十章 第1讲 交变电流的产生和描述
【解析】
【答案】
AD
【即学即用】 2．(2012· 大连模拟)一个单匝矩形线框的面积为 S，在磁 感应强度为 B 的匀强磁场中，从线圈平面与磁场垂直的位置 开始计时，转速为 n 转/秒，则( )
A．线框交变电动势的最大值为 nπBS B．线框交变电动势的有效值为 2nπBS 1 C．从开始转动经过4周期，线框中的平均感应电动势为 2nBS D．感应电动势瞬时值为 e＝ 2nπBSsin 2nπt
【针对训练】 3.如图10－1－3所示电路中，A、B为两相同的小灯泡，L 为直流电阻为零的电感线圈，下列说法正确的是( ) A．电源为稳恒直流电源时， 灯泡A、B亮度相同 B．电源为稳恒直流电源时， 灯泡A比B亮度大 C．电源为交流电源时， 灯泡A、B亮度相同 D．电源为交流电源时， 灯泡A比B亮度大 【解析】 电感线圈有通直流，阻交流的作用，电源为稳 恒直流电源时，A、B亮度相同，选项A正确，B错误．电源 为交流电源时，A灯比B灯亮度大，选项C错误，D正确． 【答案】 AD
【解析】 (1)矩形线圈 abcd 在磁场中转动时，ab、cd 切 L2 割磁感线，且转动的半径为 r＝ 2 ， ωL2 转动时 ab、cd 的线速度 v＝ωr＝ 2 ，且与磁场方向的夹 角为 ωt，
所 以 ， 整 个 线 圈 中 的 感 应 电 动 势 e1 ＝ 2BL1vsin ωt ＝ BL1L2ωsin ωt. (2)当 t＝0 时，线圈平面与中性面的夹角为 φ0，则某时刻 t 时，线圈平面与中性面的夹角为(ωt＋φ0) 故此时感应电动势的瞬时值 e2＝2BL1vsin(ωt＋φ0)＝BL1L2ωsin(ωt＋φ0)．
个线圈中的感应电动势e1的表达式；
(2)线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时，如 图10－1－4丙所示，试写出t时刻整个线圈中的感应电动势 e2的表达式； (3)若线圈电阻为r，求线圈每转动一周电阻R上产生的焦
2020版高考物理新增分大一轮复习第十章交变电流传感器第1讲交变电流的产生和描述课件
大一轮复习讲义第十章交变电流传感器第1讲交变电流的产生和描述NEIRONGSUOYIN 内容索引过好双基关研透命题点随堂测试回扣基础知识训练基础题目细研考纲和真题分析突破命题点随堂检测检测课堂学习效果课时作业限时训练练规范练速度过好双基关一、正弦式交变电流1.产生线圈绕方向的轴匀速转动.2.两个特殊位置的特点(1)线圈平面与中性面重合时，S ⊥B ，Φ，＝0，e ＝0，i ＝0，电流方向将.(2)线圈平面与中性面垂直时，S ∥B ，Φ＝0，，e 最大，i 最大，电流方向.垂直于磁场最大ΔΦΔt 发生改变ΔΦΔt 最大不改变3.电流方向的改变一个周期内线圈中电流的方向改变次.4.交变电动势的最大值E m ＝，与转轴位置无关，与线圈形状无关.5.交变电动势随时间的变化规律e ＝.两nBSωnBSωsin ωt自测1(多选)关于中性面，下列说法正确的是A.线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁通量最大，磁通量的变化率为零B.线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大C.线圈每经过一次中性面，感应电流的方向就改变一次D.线圈每转动一周经过中性面一次，所以线圈每转动一周，感应电流的方向就改变一次√√二、描述交变电流的物理量1.周期和频率(1)周期T ：交变电流完成1次周期性变化所需要的，单位是秒(s).表达式为T ＝.(2)频率f ：交变电流在1s 内完成的次数，单位是.(3)周期和频率的关系：2.交变电流的瞬时值、最大值、有效值和平均值(1)瞬时值：交变电流的值，是时间的函数.(2)最大值：交变电流或电压所能达到的最大的值.时间2πω周期性变化赫兹(Hz)T ＝1f 或f ＝1T. 某一时刻(3)有效值：让恒定电流和交变电流分别通过阻值相等的电阻，如果在交流的一个周期内它们相等，就可以把恒定电流的数值规定为这个交变电流的有效值.(4)正弦式交变电流的有效值与最大值之间的关系I ＝I m 2，U ＝U m 2，E ＝E m 2. (5)平均值：E ＝ ，I ＝. n ΔΦΔt n ΔΦ(R ＋r )Δt 产生的热量自测2(多选)图1甲为交流发电机的原理图，正方形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴OO ′匀速转动，电流表为理想交流电表，线圈中产生的交变电流随时间的变化如图乙所示，则A.电流表的示数为10AB.线圈转动的角速度为50rad/sC.0.01s 时线圈平面和磁场平行D.0.01s 时通过线圈的磁通量变化率为0√图1√研透命题点命题点一交变电流的产生及变化规律1.交变电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)规律函数表达式图象物理量磁通量Φ＝Φcos ωt＝BS cos ωtm电动势e＝Esinωt＝nBSωsinωtm电压u ＝U m sin ωt ＝sin ωt 电流i ＝I m sin ωt ＝sin ωt RE m R ＋rE m R ＋r2.交变电流瞬时值表达式的书写(1)确定正弦交变电流的峰值，根据已知图象读出或由公式E m＝nBSω求出相应峰值.(2)明确线圈的初始位置，找出对应的函数关系式.如：①线圈从中性面位置开始转动，则i－t图象为正弦函数图象，函数式为i＝Isinωt.m②线圈从垂直于中性面的位置开始转动，则i－t图象为余弦函数图象，函数式为i＝Icosωt.m例1如图2所示，矩形线圈边长为ab ＝20cm ，ad ＝10cm ，匝数N ＝100匝，磁场的磁感应强度B ＝0.01T.当线圈以50r/s 的转速从图示位置开始逆时针匀速转动.求：(1)线圈中感应电动势的瞬时值表达式.图2答案 e ＝6.28sin (100πt ＋π6) V解析根据角速度与转速的关系ω＝2πn ＝100πrad/s感应电动势的最大值E m ＝NBSω＝NB ·ab ·ad ·ω＝2πV ≈6.28V刚开始转动时，线圈平面与中性面的夹角φ0＝π6 所以线圈中感应电动势的瞬时值表达式为e ＝E m sin (ωt ＋φ0)＝6.28sin (100πt ＋π6) V(2)从线圈开始转动计时，经0.01s时感应电动势的瞬时值.答案－3.14V解析将t＝0.01s代入感应电动势的瞬时值表达式，得e＝－3.14V.变式1(2018·无锡市高三期末)如图3所示，单匝线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动(按俯视沿逆时针的方向)，某时刻磁感线与线圈平面所成锐角为30°，从此时开始计时，流过边AC的电流随时间变化的图线是(以A→C→D→E→A为电流正方向)图3√解析根据楞次定律可知，在开始时，产生的感应电流沿CAEDC方向，为负值，当转到中性面时，感应电流减小到零，电流方向发生改变，故D正确.变式2(多选)(2018·东台创新学校月考)如图4所示，图线a 是线圈在匀强磁场中匀速转动时所产生的正弦式电动势的图象，当调整线圈转速后，所产生的正弦式电动势的图象如图线b 所示.以下关于这两个正弦式电动势的说法正确的是A.在图中t ＝0时刻穿过线圈的磁通量均为零B.线圈先后两次转速之比为3∶2C.正弦式电动势a 的瞬时值表达式为u ＝10sin 5πt VD.正弦式电动势b 的最大值为5V图4√√1.计算交变电流有效值的方法(1)计算有效值时要根据电流的热效应，抓住“三同”：“相同时间”内“相同电阻”上产生“相同热量”列式求解.(2)分段计算电热并求和，得出一个周期内产生的总热量.命题点二有效值的理解与计算(3)利用两个公式Q ＝I 2Rt 和Q ＝U 2R t 可分别求得电流有效值和电压有效值.(4)若图象部分是正弦(或余弦)式交变电流，其中的14周期(必须是从零至最大值或从最大值至零)和12周期部分可直接应用正弦式交变电流有效值与最大值间的关系I ＝I m 2、U ＝U m 2求解.2.几种典型的交变电流的有效值电流图象有效值正弦式交变电流正弦半波电流 I＝I m2 I＝I m2正弦单向脉冲电流矩形脉冲电流非对称性交变电流I＝I m2I＝t0T I m I＝12(I21＋I22)例2(多选)(2018·高考押题预测卷)如图5所示，有下列四种交变电流，图中曲线均为正弦曲线的一部分，则下列说法正确的是图5A.甲图交变电流的有效值为2I 0B.乙图交变电流的有效值为52 2 AC.丙图交变电流的有效值为I mD.丁图交变电流的有效值为3 A√√√命题点三交流电的“四值”及应用交变电流的瞬时值、峰值、有效值和平均值的比较物理量物理含义重要关系适用情况及说明瞬时值交变电流某一时刻的值e＝E m sin ωti＝I m sin ωt计算线圈某时刻的受力情况峰值最大的瞬时值E m＝nBSω讨论电容器的击穿电压 I m＝E mR＋r有效值跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值适用于正(余)弦式交变电流(1)计算与电流的热效应有关的量(如电功、电功率、电热等)(2)电器设备铭牌上所标的一般是有效值(3)保险丝的熔断电流为有效值E＝E m2U＝U m2I＝I m2平均值交变电流图象中图线与时间轴所夹的面积与时间的比值计算通过电路横截面的电荷量E＝BL vE＝nΔΦΔtI＝ER＋r例3(2018·苏锡常镇一调)无线充电技术的发展给用户带来了极大的方便，可应用于手机、电脑、智能穿戴、智能家居、医疗设备、电动汽车等充电，如图6甲所示为手机无线充电工作原理的示意图，由送电线圈和受电线圈组成.已知受电线圈的匝数为n＝50匝，电阻r＝1.0Ω，在它的c、d两端接一阻值R＝9.0Ω的电阻.设在受电线圈内存在与线圈平面垂直的磁场，其磁通量随时间按图乙所示变化，可在受电线圈中产生电动势最大值为20V的正弦交流电，设磁场竖直向上为正.求：图6(1)在t＝π×10－3s时，受电线圈中产生电流的大小，并判断c、d两端哪端电势高；(2)在一个周期内，电阻R上产生的热量；电阻在一个周期内产生的热量Q ＝I 2RT ≈5.7×10－2J答案 5.7×10－2J解析 通过电阻的电流有效值为I ＝I m2＝ 2 A(3)从t1到t2时间内，通过电阻R的电荷量.答案2×10－3C变式3(多选)(2018·海州高级中学4月模拟)如图7所示，边长ab ＝d 、bc ＝l 的矩形线圈abcd 与阻值为R 的电阻组成闭合回路，线圈的匝数为n 、总电阻为r ，匀强磁场的左边界OO ′恰好经过ab 、cd 的中点，磁感应强度大小为B .从图示位置开始计时，线圈绕垂直于磁场的OO ′轴以角速度ω匀速转动，则下列说法中正确的是图7A.回路中感应电动势的瞬时值表达式e ＝nBωdl sin ωtB.在t ＝π2ω时刻，穿过线圈的磁通量为零，磁通量的变化率最大C.从t ＝0到t ＝π2ω的时间内，电阻R 产生的焦耳热为Q ＝πn 2B 2ωd 2l 2R16(R ＋r )2 D.从t ＝0到t ＝π2ω的时间内，通过电阻R 的电荷量q ＝nBdl2(R ＋r )√√√随堂测试1.(2018·东台创新学校月考)关于线圈在匀强磁场中转动产生的交变电流，下列说法中正确的是A.线圈平面每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次，感应电动势的方向不变B.线圈每转动一周，感应电流的方向改变一次C.线圈平面每经过中性面一次，感应电动势和感应电流的方向都改变一次D.线圈每转动一周，感应电动势和感应电流的方向都改变一次双基巩固练√2.(2018·东台创新学校月考)小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图8所示.此线圈与一个R ＝10Ω的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻，下列说法正确的是A.交变电流的周期为0.125sB.交变电流的频率为8HzC.交变电流的有效值为AD.交变电流的最大值为4A 2 图8√3.(多选)在匀强磁场中，一个100匝的闭合矩形金属线圈，绕与磁感线垂直的固定轴匀速转动，穿过该线圈的磁通量随时间按图9所示正弦规律变化.设线圈总电阻为2Ω，则A.t＝0时，线圈平面平行于磁感线B.t＝1s时，线圈中的电流改变方向C.t＝1.5s时，线圈中的感应电动势最大D.一个周期内，线圈产生的热量为8π2J 图9√√4.(2018·丹阳中学模拟)在匀强磁场中，一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动，如图10甲所示，产生的交变电动势随时间变化规律的图象如图乙所示，已知发电机线圈内阻为1Ω，外接一只电阻为9Ω的灯泡，则A.理想交流电压表V的示数为20VB.电路中的电流方向每秒改变5次√C.灯泡实际消耗的功率为36WD.电动势随时间变化的瞬时值表达式为e＝20cos5πt(V)图105.(2018·南京市、盐城市一模)旋转磁极式发电机通过磁极的旋转使不动的线圈切割磁感线而产生感应电流，其原理示意图可简化为图11所示，固定不动的单匝矩形线圈abcd 的电阻为r ，外电阻为R ，磁场绕垂直于磁场的转轴OO ′匀速转动，角速度为ω.图中的电压表为理想电表，示数为U .求：(1)发电机线圈内阻消耗的功率；图11答案 U 2R 2r解析 线圈内阻消耗的功率P r ＝(U R )2r ＝U 2R 2r(2)从图示位置开始计时，t＝0时，通过外电阻R的电流大小及方向；方向自左向右答案2UR解析此时电路中的电动势U max＝2U通过外电阻R的电流大小I＝2U，方向自左向右R(3)从图示位置开始计时，t ＝时，穿过矩形线圈abcd 的磁通量.答案 2U (R ＋r )RωE max ＝U max R (R ＋r )则Φ＝2U (R ＋r )Rω. T 4 解析最大感应电动势E max ＝ωBSΦ＝BS课时作业双基巩固练1.(多选)某小型发电机产生的交变电动势为e ＝50sin 100πt (V)，对此电动势，下列表述正确的有A.最大值是50 2 VB.频率是100 HzC.有效值是25 2 VD.周期是0.02 s √√2.(2018·江苏百校12月大联考)某一电子设备所加正弦交流电的电压随时间的变化规律如图1所示，则A.交流电的频率为50HzB.交流电压的有效值为100VC.交流电压瞬时值表达式为u ＝100cos 25t (V)D.此交流电压不可以直接加在耐压值为80V 的电容器两端 2 图1√3.(多选)(2018·锦屏中学模拟)一个单匝矩形线框的面积为S ，在磁感应强度为B 的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴转动，从线框平面与磁场垂直的位置开始计时，转速为n 转/秒，则A.交变电动势的最大值为n πBSB.交变电动势的有效值为2n πBSC.从开始转动经过14周期，线框中的平均感应电动势为2nBSD.感应电动势瞬时值表达式为e ＝2n πBS sin 2n πt√√4.一正弦交变电流的电压随时间变化的规律如图2所示，由图可知图2A.该交变电流的电压的瞬时值表达式为u ＝100sin 25πt (V)B.该交变电流的频率为4HzC.该交变电流的电压的有效值为100VD.若将该交变电压加在阻值为R ＝100Ω的电阻两端，则电阻消耗的功率是50W √5.(多选)如图3甲所示是小型交流发电机的示意图，两磁极N 、S 间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，为理想交流电流表.线圈绕垂直于磁场的水平轴OO ′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始计时，产生的交变电流随时间变化的图象如图乙所示.以下判断正确的是图3A.电流表的示数为10AB.线圈转动的角速度为50πrad/sC.0.01s 时线圈平面与磁场方向平行D.0.02s 时电阻R 中电流的方向自右向左√√6.如图4甲所示为小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈在磁感应强度为B 的匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的固定轴OO ′匀速转动，线圈的两端经集流环和电刷与R ＝10Ω的电阻连接，与电阻R 并联的交流电压表为理想电压表，示数是10V .图乙是矩形线圈中磁通量Φ随时间t 变化的图象，则图4A.电阻R 上的电功率为20WB.t ＝0.02s 时，R 两端的电压瞬时值为零C.R 两端的电压u 随时间t 变化的规律是u ＝14.1cos 100πt (V)D.通过R 的电流i 随时间t 变化的规律是i ＝14.1cos 50πt (A)√7.(多选)(2018·高邮中学阶段检测)如图5所示，甲、乙为两种电压的波形，其中图甲所示的电压按正弦规律变化，图乙所示的电压波形是正弦函数图象的一部分.下列说法正确的是A.图甲、图乙均表示交变电流B.图甲所示电压的瞬时值表达式为u ＝20sin 100πt (V)C.图乙所示电压的有效值为20VD.图乙所示电压的有效值为10V 图5√√√8.如图6所示为一交流电压随时间变化的图象.每个周期的前三分之一周期内电压按正弦规律变化，后三分之二周期内电压恒定.根据图中数据可得，此交流电压的有效值为图6A.7.5 VB.8 VC.215 VD.313 V√9.(2018·盐城中学阶段性测试)如图7所示，N 匝矩形导线框以角速度ω绕对称轴OO ′匀速转动，线框面积为S ，线框电阻、电感均不计，在OO ′左侧有磁感应强度为B 的匀强磁场，外电路接有电阻R 和理想交流电流表，那么可以确定的是图7综合提升练A.从图示时刻起，线框产生的瞬时电动势为e ＝NBωS sin ωtB.电流表的示数I ＝2ω4R NBSC.R 两端电压的有效值U ＝ω2NBSD.一个周期内R 上产生的热量Q ＝πω(NBS )2R √10.(多选)如图8，M 为半圆形导线框，圆心为O M ；N 是圆心角为直角的扇形导线框，圆心为O N ；两导线框在同一竖直面(纸面)内，两圆弧半径相等；过直线O M O N 的水平面上方有一匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里.现使线框M 、N 在t ＝0时从图示位置开始，分别绕垂直于纸面且过O M 和O N 的轴，以相同的周期T逆时针匀速转动，则图8A.两导线框中均会产生正弦交流电B.两导线框中感应电流的周期都等于TC.在t ＝时，两导线框中产生的感应电动势相等D.两导线框的电阻相等时，两导线框中感应电流的有效值也相等T 8√√11.(2018·泰州中学等综合评估)某研究性学习小组进行地磁发电实验，匝数为n 、面积为S 的矩形金属线框可绕东西方向的水平轴转动，金属线框与微电流传感器组成一个回路，回路的总电阻为R .使线框绕轴以角速度ω匀速转动，数字实验系统实时显示回路中的电流i 随时间t 变化的关系，如图9所示.当线框平面和竖直方向的夹角为θ时，电流达到最大值I m .求：(1)该处地磁场的磁感应强度大小B 及地磁场方向与水平面间的夹角α；图9答案 I m R nSω π2－θ(2)线框转动一周时间内回路中产生的焦耳热Q；答案πI2m Rω，转动一周的时间T＝解析感应电流的有效值I＝22I m2π，ω由焦耳定律有Q＝I2RT，解得Q＝πI2m Rω.(3)线框转动时穿过线框的磁通量变化率的最大值()m ；线框从磁通量变化率最大位置开始转过60°的过程中，通过导线的电荷量q .答案 I m R n 3I m 2ω解析 由法拉第电磁感应定律有E m ＝n (ΔΦΔt )m解得(ΔΦΔt )m ＝E m n ＝I m R nΔΦΔt 在此过程中线框产生的感应电动势的平均值E ＝n ΔΦΔt其中ΔΦ＝BS sin 60°通过导线的电荷量q ＝E R ·Δt解得q ＝3I m 2ω.。
2019版高考物理一轮复习主题十交变电流传感器10_1_1交变电流的产生及描述课件
式交变电流，开始计时线圈的位置不同，正弦式交变电流的瞬时 值表达式不同，线圈处于中性面位置时电流为零，改变方向，线 圈平面与中性面垂直时，感应电动势最大． ②线圈匀速转动，外力所做的功等于克服安培力做的功，即 电流做的功，计算电功时要用电流的有效值．
[尝试解答] (1)由图得 e＝Emsinωt＝6 2sin100πt(V) e 则电流 I＝ ＝0.6 2sin100πt(A) R＋r (2)Em＝BSω ω＝100π Em － Φm＝BS＝ ＝2.7×10 2 Wb ω Em E2 (3)E＝ ＝6 V， 外力所做的功 W＝Q＝ T＝7.2×10－2 J. R＋r 2
自主预习 自我诊断
[知识梳理] 一、交变电流、交变电流的图象 1．交变电流 (1)定义： 大小和方向 都随时间做周期性变化的电流． (2)按正弦规律变化的交变电流叫正弦式交变电流． 2．正弦式交变电流的产生和图象 (1)产生：在匀强磁场里，线圈绕 垂直于磁场 方向的轴匀 速转动．
(2)图象：用以描述交变电流随时间变化的规律，如果线圈从 中性面位置开始计时，其图象为正弦曲线．如图甲、乙、丙所示．
1 或 f＝ T
.
2．正弦式交变电流的函数表达式(线圈在中性面位置开始计 时) (1)电动势 e 随时间变化的规律：e＝ Emsinωt . (2)负载两端的电压 u 随时间变化的规律：u＝ Umsinωt . (3)电流 i 随时间变化的规律：i＝ Imsinωt .其中 ω 等于线 圈转动的 角速度 ，Em＝ nBSω .
与中性面垂直的位置 B∥S Φ＝0，最小 ΔΦ e＝n ＝nBSω，最大 Δt 感应电流最大，方向不变
特点
ΔΦ e＝n ＝0，最小 Δt 感应电流为零，方向 改变
2.正弦式交变电流的变化规律 磁通量： Φ＝Φmcosωt； 电动势： e＝Emsinωt； 电流： i＝Imsinωt.
高考物理一轮复习课件交变电流传感器交变电流的产生及描述
述
汇报人:XX
20XX-01-21
目
CONTENCT
录
• 交变电流基本概念 • 传感器在交变电流中应用 • 交变电流产生与描述方法 • 电阻、电感和电容对交变电流影响 • 实际生活中应用举例与问题分析 • 总结回顾与拓展延伸
01
交变电流基本概念
实验室环境下模拟实验设计与操作过程
2. 调节电源
调节交流电源的电压和 频率，以产生所需的交
变电流。
3. 观察现象
观察电流表和电压表的 读数变化，同时使用示 波器观察交变电流的波
形。
4. 分析数据
根据实验数据，分析交 变电流的性质和应用。
5. 总结归纳
总结实验结果，加深对 交变电流产生原理和应
用的理解。
洗衣机
洗衣机的电动机需要使用交流电驱 动，同时洗衣机的控制系统中也应 用了交流电信号处理技术。
工业领域中传感器监测技术应用实例
温度传感器
在工业生产过程中，温度传感器 被广泛应用于监测环境温度、设 备温度等参数，以保障生产安全
和提高产品质量。
压力传感器
压力传感器被应用于监测管道压 力、气缸压力等参数，以实现自
交变电流定义与特点
定义
大小和方向都随时间作周期性变 化的电流叫做交变电流，简称交 流（AC）。
特点
交变电流的大小和方向都随时间 变化，具有周期性。
正弦式交变电流波形图
正弦式交变电流的波形图呈正弦曲线形状，反映了电流随时间的 变化规律。
在波形图中，横轴表示时间，纵轴表示电流强度，波形曲线表示 电流随时间的变化。
02
传感器在交变电流中应用
传感器类型及工作原理
高考物理一轮总复习 第十章 交变电流 传感器 第1讲 交变电流的产生和描述课件(选修3-2)
A．乙图中 Oa 时间段对应甲图中 A 至 B 图的过程 B．乙图中 c 时刻对应甲图中的 C 图 C．若乙图中 d 等于 0.02 s，则 1 s 内电流的方向改变 50 次 D．若乙图中 b 等于 0.02 s，则交流电的频率为 50 Hz [解析] 由交变电流的产生原理可知，甲图中的 A、C 两 图中线圈所在平面为中性面，线圈在中性面时电流为零，再
考点
互动探究
[核心提示] 6 个概念：正弦式交变电流的周期、频率、瞬时值、峰 值、有效值、最大值的概念 4 个值：瞬时值、有效值、最 大值、平均值 2 个位置：中性面、垂直中性面 2 个表达式： 线圈从中性面和垂直中性面开始计时分别对应的交变电流的 瞬时表达式 3 种图象：e－t 图象、i－t 图象、Φ－t 图象
2．正弦交变电流的函数表达式(线圈从中性面位置开始 计时)
(1)电动势 e 随时间变化的规律：e＝Emsinωt . (2)负载两端的电压 u 随时间变化的规律：u＝Umsinωt . (3)电流 i 随时间变化的规律：i＝ Imsinωt . 其中 ω 等于线圈转动的 角速度 ，Em＝ nBSω .
知识点二 描述交变电流的物理量 1．周期和频率 (1)周期 T：交变电流完成 一次周期性 变化(线圈转动 一周)所需的时间，单位是秒(s)．公式：T＝2ωπ. (2)频率 f：交变电流在 1 s 内完成周期性变化的次数 ，
单位是赫兹(Hz)．
1
1
(3)周期和频率的关系：T＝__f__或 f＝_T__.
考点一 正弦交流电的变化规律及应用 1．正弦式电流的变化规律(线圈在中性面位置开始计时)
规律 物理量
函数
磁通量
Φ＝Φmcosωt ＝BScosωt
图象
2015高考物理一轮复习课件：10-1 交变电流的产生和描述
考点二
描述交变电流的物理量
3．小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速 转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图 10－1 －5 所示．此线圈与一个 R＝10 Ω 的电阻构成闭合电路，不 计电路的其他电阻，下列说法正确的是( )
图 10－1－5
A．交变电流的周期为 0.125 s B．交变电流的频率为 8 Hz C．交变电流的有效值为 2 A D．交变电流的最大值为 4 A
图 10－1－6
A．4 2 A C．5 A
B． 4 A D．5 2 A
2
解析：多用电表的读数为有效值，由 I T (3 2) R 得 I＝5 A. 2
2
RT＝
8 2 T R ＋ 2 2
答案：C
题型分类
学方法
考点分类 点点击破
题型一
交变电流的产生及变化规律
1.变化规律(线圈从中性面位置开始计时) 规律 物理量 函数 图象
图 10－1－7
A
B
C 图 10－1－8
D
思路分析
确定感应电流变化的图象，应从两个方面分
析：感应电流的方向和感应电流的大小及变化趋势．
解析：从图甲可以看出线圈从垂直于中性面位置开始旋 转，由楞次定律可判断，初始时刻电流方向由 b 到 a，故瞬时 电流的表达式为 i＝－Imaxcosωt， 若从图乙所示位置开始计时， 则
【例 1】 如图 10－1－7 甲所示，一矩形线圈 abcd 放置 在匀强磁场中，并绕过 ab、cd 中点的轴 OO′以角速度 ω 逆 时针匀速转动．若以线圈平面与磁场夹角 θ＝45° 时，如图 10 －1－7 乙所示为计时起点，并规定当电流自 a 流向 b 时电流 方向为正，则图 10－1－8 四幅图中正确的是( )
高考物理一轮复习课件基础课交变电流的产生与描述
优化输电线路设计
采用合理的线路布局、导 线材料和截面积等，可以 降低输电线路的电阻和电 感，减小功率损耗。
采用智能输电技术
利用先进的控制技术和通 信技术，实现电力系统的 实时监测和调度，提高输 电效率。
新能源开发与利用
A
新能源种类
包括太阳能、风能、水能、生物质能等，具有 清洁、可再生等优点。
新能源转换技术
理想变压器原副线圈电压、电流关系
电压关系
功率关系
原、副线圈的电压之比等于其匝数之 比，即U1/U2=n1/n2。
理想变压器的输入功率等于输出功率 ，即P1=P2。
电流关系
原、副线圈的电流之比等于其匝数的 反比，即I1/I2=n2/n1。
实际变压器特点及应用
实际变压器的特点
存在漏磁、铁损、铜损等因素， 使得实际变压器的效率低于理想
示波器结构及使用方法介绍
示波器的基本结构
主要包括显示屏、水平扫描系统、垂直放大系统、触发系统 和电源等部分。
示波器的使用方法
首先接通电源，预热后调整相关旋钮使屏幕上显示出扫描线 ；然后将待测信号接入示波器的输入端，通过调整垂直位移 、垂直灵敏度和水平扫描速度等旋钮，使信号波形稳定地显 示在屏幕上。
通过光伏发电、风力发电、水力发电等技 术，将新能源转换为电能进行利用。
B
C
新能源并网技术
将新能源发电系统接入电网，需要解决并网 逆变器控制、电能质量治理等关键技术问题 。
新能源应用前景
随着技术的不断进步和成本的降低，新能源 将在未来能源领域中占据重要地位，推动能 源结构的转型和升级。
D
实验：练习使用示波器观察交 06 变电流波形
03
功率等于电压与电流的乘积，也等于电流平方与电阻的乘积。
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2．两个特殊位置的特点
(1)线圈平面与中性面重合时，S⊥B，Φ最大，ΔΔΦt ＝0，
e＝0，i＝0，电流方向发生改变。
(2)线圈平面与中性面垂直时，S∥B，Φ＝0，ΔΔΦt 最大，
e 最大，i 最大，电流方向不改变。
[典题 1] 如图(a)所示，一矩形线圈 abcd 放置在匀强磁场 中，并绕过 ab、cd 中点的轴 OO′以角速度 ω 逆时针匀速转动。 若以线圈平面与磁场夹角 θ＝45°时为计时起点，如图(b)所 示，并规定当电流自 a 流向 b 时电流方向为正。则下列选项中 正确的是( )
[交变电流的图象] 4．在小型交流发电机中，矩形金属线
圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电 动势与时间呈正弦函数关系，如图所示。 此线圈与一个 R＝10 Ω的电阻构成闭合电路，电路中的其他电 阻不计。下列说法正确的是( ) A．交变电流的周期为 0.125 s B．交变电流的频率为 8 Hz C．交变电流的有效值为 2 A D．交变电流的最大值为 4 A
②频率(f)：交变电流在 1 s 内完成周期性变化的 次数 。单
位是赫兹(Hz)。 ③周期和频率的关系：T＝1f 或 f＝T1。
(2)正弦式交变电流的函数表达式(线圈在中性面位置开始计 时)
①电动势 e 随时间变化的规律：e＝ Emsin ωt 。其中 ω 等 于线圈转动的 角速度 ，Em＝ nBSω 。
考点一
正弦交变电流的产生及变 化规律断
1．正弦式交变电流的变化规律及对应图象(线圈在中性面
位置开始计时)
函数
图象
磁通量 Φ＝Φm·cos ωt＝ BScos ωt
电动势 e＝Em·sin ωt＝ nBSωsin ωt
电压
u＝Um·sin ωt＝
REm R＋r
sin
ωt
电流
i＝Im·sin ωt＝ RE＋mrsin ωt
变电流的有效值。对正弦交流电，其有效值和峰值的关系为：E＝
Em2，U＝U2m，I＝
Im 。 2
1．判断正误
巩固小练
(1)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时，一定会产生正弦式交变电
流。(×)
(2)线圈在磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动的过程中穿过线圈
的磁通量最大时，产生的感应电动势也最大。(×)
(3)有效值公式
B．i＝sin 10πt(A)
C．i＝1.41sin 5t(A)
D．i＝1.41sin 10πt(A)
解析：选 D 因为小灯泡正常发光，所以电路中电流的 有效值为 I＝UP＝1 A，则电流的最大值为 Im＝ 2 A≈1.41 A。 因为转速 n＝5 r/s，且 ω＝2nπ，所以 ω＝10π rad/s，故电路 中电流的瞬时值表达式为 i＝1.41sin 10πt(A)，选项 D 正确。
[解析] 从图(a)可看出线圈从垂直于中性面开始 旋转，由楞次定律可判断，计时起点电流方向为从 b 到 a，瞬时电流的表达式为 i＝－imcosπ4 ＋ωt，D 正确。
[答案] D
解决交变电流图象问题的三点注意 1.只有当线圈从中性面位置开始计时，电流的 瞬时值表达式才是正弦形式，其变化规律与线圈的形状 及转动轴处于线圈平面内的位置无关。 2.注意峰值公式 Em＝nBSω 中的 S 为有效面积。 3.在解决有关交变电流的图象问题时，应先把 交变电流的图象与线圈的转动位置对应起来，再根据特 殊位置求特征解。
I＝
Im 2
适用于任何交变电流。(×)
(4)交流电气设备上所标的电压和电流值是交变电流的有效值。(√)
(5)交流电压表和电流表测量的是交流电的平均值。(×)
(6)我国使用的交变电流周期是 0.02 s，电流方向每秒改变 50 次。
(×)
[对中性面的理解] 2．[多选]关于中性面，下列说法正确的是( ) A．线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁通量最 大，磁通量的变化率为零 B．线圈在转动中经中性面位置时，穿过线圈的磁通量为 零，磁通量的变化率最大 C．线圈每经过一次中性面，感应电流的方向就改变一次 D．线圈每转动一周经过中性面一次，所以线圈每转动一 周，感应电流的方向就改变一次
解析：选 C 由题图可获取的信息是：交变电流的周期 T
＝0.250 s，感应电动势的最大值 Em＝20 V，交变电流的频率 f
＝T1＝0.2150 Hz＝4 Hz，A、B 错误；交变电流的最大值 Im＝ERm
＝2100
A＝2
A，D
错；交变电流的有效值
I＝
Im ＝ 2
2 2
A＝
2
A，
C 正确。
核心考点·分类突破——析考点 讲透练足
解析：选 AC 中性面是线圈平面与磁感线垂直的位 置，线圈经过该位置时，穿过线圈的磁通量最大，各边都 不切割磁感线，不产生感应电动势，所以磁通量的变化率 为零，A 项正确，B 项错误；线圈每经过一次中性面，感应 电流的方向改变一次，但线圈每转一周时要经过中性面两 次，所以每转一周，感应电流方向就改变两次，C 项正确， D 项错误。
第 1 讲 交变电流的产生及描述 考纲下载：1.交变电流、交变电流的图象(Ⅰ) 2.正弦交变电流的函数表达式、峰值和有效值(Ⅰ)
主干知识·练中回(1)交变电流
①定义： 大小 和 方向 都随时间做周期性变化的电流。
②图象：如图甲、乙、丙、丁所示都属于交变电流。其中按 正弦规律变化的交变电流叫 正弦式 交变电流，如图甲所示。
(2)正弦交变电流的产生和图象
①产生：在匀强磁场里，线圈绕 垂直于磁场 方向的轴匀速
转动。 ②图象：用以描述交变电流随时间变化的规律，如果线圈从
中性面位置开始计时，其图象为正弦曲线。如图甲、乙所示。
2．正弦式交变电流的描述 (1)周期和频率
①周期(T)：交变电流完成 一次周期性 变化(线圈转一周) 所需的时间，单位是秒(s)，公式 T＝2ωπ。
[交变电流的瞬时值表达式]
3．小型交流发电机的矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转
动，产生的感应电动势与时间的关系是正弦函数。将发电机与
一个标有“6 V 6 W”的小灯泡连接形成闭合回路，不计电路
的其他电阻。当线圈的转速为 n＝5 r/s 时，小灯泡恰好正常发
光，则电路中电流的瞬时表达式为( )
A．i＝sin 5t(A)
②负载两端的电压 u 随时间变化的规律：u＝ Umsin ωt 。 ③电流 i 随时间变化的规律：i＝ Imsin ωt 。
(3)交变电流的瞬时值、峰值、有效值
①瞬时值：交变电流某一时刻的值，是时间的函数。
②峰值：交变电流(电流、电压或电动势)所能达到的最大的值，
也叫最大值。
③有效值：跟交变电流的热效应等效的恒定电流的值叫做交